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Croissance de couches minces à base de composés moléculaires analogues de bleu de prusse

par Allongue Philippe, Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants : P. Allongue, C. Henry de Villeneuve, I. Maurin, T. Gacoin

Doctorant : L. Lu

L’objectif de ce projet est de réaliser des hétérostructures 2D aux propriétés photomagnétiques résultant du couplage élastique entre un matériau photo-strictif et un matériau piézomagnétique. Cette thématique intéresse le stockage de l’information. En collaboration avec, le groupe Chimie du Solide (lien Groupe de chimie), nous étudions la croissance et les propriétés de couches minces de deux composés moléculaires analogues du Bleu de Prusse
\mbox{Rb}_0.2\mbox{Ni}[\mbox{Cr}(\mbox{CN})_6]_{0.7}\mbox{ZH}_2\mbox{0} (RbCoFe, photo-strictif) et -6 (RbNiCr, piézomagnétique).

La croissance des couches est réalisée sur des surfaces de silicium fonctionnalisées par des groupements pyridines (Fig. 1) préparées par couplage covalent d’une monocouche d’amino éthyle pyridine (2.6 1014/cm2) sur des surfaces "acides" selon des protocoles mis au point dans l’équipe. Cette chimie de surface permet d’initier la nucléation des films par complexation de surface des cations métalliques.

Fig.1  : Schéma de la surface fonctionnalisée avec des groupement pyridines.

Les observations AFM figure 2a-b montrent que les films RbNiCr sont continus et les mesures de réflectivité des RX confirment leur planéité à l’échelle de la maille élémentaire de ce composé. La rugosité de surface est 1 nm (une maille élémentaire). Ces films sont texturés selon la direction (001) avec un paramètre de maille correspondant à celui du composé Rb0.2Ni[Cr(CN)6]0.7.zH2O (Fig. 2c) et leur composition chimique est celle attendue (mesures RBS, Rutherford Back Scattering, Accélérateur SAPHIR, Université P. & M. Curie, Paris). La température de Curie dépend de l’épaisseur de la couche est vaut 60K pour les films d’épaisseur > à 10 nm. Les films sont aimantés dans le plan et le moment magnétique à saturation ( 2µB/formule) est en excellent accord avec la composition chimique.

Fig. 2 : (a, b) Images AFM de la topographie de surface avant (a) et après (b) dépôt d’une couche mince RbNiCr de 2.7 nm d’épaisseur. (c) Spectres de diffraction RX de films d’épaisseur variable. Noter que seules les raies (00h) sont visibles. (d) Courbes d’aimantation en champ parallèle (courbe noire) et perpendiculaire (courbe rouge). L’insert donne la variation de la température de Curie en fonction de l’épaisseur.